Transient AMOC weakening during overshoot warming masks committed Greenland ice sheet loss

그린란드 빙하층은 거대하고 오래된 얼어붙은 물의 강이며, 완전히 녹을 경우 전 세계 해수면을 7미터 이상 높일 수 있는 충분한 양의 얼음을 보유하고 있습니다. 수십 년 동안 과학자들은 지구가 온난화됨에 따라 이 거대한 빙하층이 주로 표면 융해와 빙산의 해양 유입을 통해 질량을 잃기 시작한다는 점을 이해해 왔습니다. 국제 기후 정책의 핵심 목표는 파괴적인 변화를 막기 위해 지구 온난화를 산업화 이전 수준보다 2도 미만으로 제한하는 것이며, 1.5도를 선호합니다. 그러나 현재의 배출량은 인류가 대기 중 이산화탄소를 제거하여 온도를 다시 낮추려는 노력 이전에, 세계가 이러한 목표치를 일시적으로 초과할 수 있음을 시사합니다. '오버슈트(overshoot)'라고 알려진 이 시나리오는 어려운 질문을 던집니다. 만약 지구가 잠시 너무 뜨거워졌다가 다시 식는다면, 빙하층은 회복될까요, 아니면 이미 피해를 입은 상태일까요? 그 답은 단순히 지구의 평균 기온뿐만 아니라, 특히 북대서양에서 해양과 대기가 지구의 열을 어떻게 이동시키느냐에 달려 있습니다.

노르웨이의 비에르크네스 기후 연구 센터(Bjerknes Centre for Climate Research) 소속 연구진은 전 지구적 기후 모델과 그린란드 빙하층의 상세 모델을 연결하는 정교한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 이 질문을 조사했습니다. 그들의 연구는 특정 메커니즘인 대서양 자오선 역전 순환(AMOC)에 초점을 맞추고 있습니다. 이는 열대 지방의 따뜻한 물을 북대서양으로 운반하고 차가운 물을 남쪽으로 가져오는 컨베이어 벨트와 같은 역할을 하는 거대한 해류 시스템입니다. 연구진은 오버슈트 온난화 기간 동안 이 해류가 크게 약화된다는 사실을 발견했습니다. 이 약화는 놀랍고도 일시적인 효과를 일으키는데, 바로 남부 그린란드 상공의 공기를 냉각시켜 이 지역의 빙하 융해를 늦춘다는 것입니다. 한동안 이는 빙하층이 여전히 근본적인 지구 온난화에 취약함에도 불구하고, 마치 안정적인 것처럼 보이는 착시 현상을 만들어냅니다.

연구는 이 냉각 현상이 치유가 아닌 일시적인 휴식일 뿐임을 밝히고 있습니다. 세계가 결국 이산화탄소를 제거하고 지구 온도가 목표치로 떨어지기 시작하면, 해류는 서서히 원래의 강도를 회복합니다. 일단 AMOC가 정상으로 돌아오면, 다시 북쪽으로 따뜻한 물을 펌프질하여 보냅니다. 이는 국제 협약에서 설정한 안전 범위 내에 전 지구 평균 기온이 들어왔음에도 불구하고, 서남쪽 그린란드에서 갑작스럽고 급격한 융해 가속을 촉발합니다. 연구진은 시뮬레이션에서 해양 순환이 회복되면 서남쪽 그린란드의 빙하가 아주 작은 추가 온난화에도 극도로 민감해지는 것을 관찰했습니다. 최종적으로 안정된 온도에서 불과 몇 분의 일 도 차이만 나더라도, 해당 지역이 느린 융해 상태에서 급격하고 확정적인 손실 상태로 전환되기에 충분했습니다.

이러한 지연된 반응은 빙하층이 전 지구적 기온 변화에 즉각적으로 반응하지 않는다는 것을 시사합니다. 대신, 빙하의 운명은 더 느리고 뒤처지는 해양의 반응에 묶여 있습니다. 연구진은 오버슈트 단계 동안 해류의 약화가 일종의 방패 역할을 하여, 전 지구적 온난화의 완전한 위력으로부터 빙하를 일시적으로 보호했다는 것을 발견했습니다. 그러나 해류가 회복됨에 따라 그 방패가 제거되면, 빙하는 지난 수 세기 동안 축적된 열에 노출됩니다. 시뮬레이션에 따르면, 세계가 온도를 초과한 후 탄소 제거에 의존하여 온도를 낮추는 경로의 경우, 그린란드 서남쪽 빙하는 인류가 안정되었다고 믿는 시점에 안정되지 않을 수 있습니다. 대신, 그 불안정화는 수 세기 후에 나타나는 지연된 현상일 뿐입니다.

또한 이 연구는 그린란드의 서로 다른 부분이 각기 다르게 반응한다는 점을 강조합니다. 표면 융해가 주를 이루는 서남쪽은 냉각된 해류에 의해 일시적으로 보호받았지만, 동남쪽과 같은 다른 지역은 동일한 혜택을 받지 못했습니다. 동남쪽에서는 해류의 약화가 수증기가 빙하에 도달하는 양을 줄였고, 이는 강설량 감소로 이어졌습니다. 이러한 눈의 부족은 냉각 효과를 상쇄했기에, 서남쪽이 퇴각을 멈추는 동안 동남쪽은 계속해서 질량을 잃었습니다. 이러한 비동기적 행동은 빙하가 손실된 총량을 보는 것만으로는 전체 그림을 이해하기에 충분하지 않음을 의미하며, 특정 위치와 해류 변화의 타이밍이 매우 중요하다는 것을 보여줍니다.

연구진이 장기적인 결과를 확인하기 위해 시뮬레이션을 만 년 동안 연장했을 때, 지연된 융해의 결과는 명확해졌습니다. 최종 전 지구 온도가 섭씨 1.7도에서 안정되는 시나리오에서는 빙하가 수천 년에 걸쳐 완만하게 수 미터의 해수면 상승을 경험했습니다. 그러나 온도가 섭씨 2도에 도달하는 시나리오에서는 결과가 판이하게 달랐습니다. 서남쪽 그린란드의 빙하는 광범위한 퇴각을 시작하여 중앙 그린란드의 거의 모든 얼음을 잃게 되었으며, 이는 전 세계 해수면을 3.6에서 4.7미터 사이로 상승시키는 데 기여했습니다. 이 극적인 변화는 최종 온도에서 아주 미세한 증가만으로 발생했으며, 이는 이 지역의 장기적 불안정성에 대한 임계치가 현재의 1.5~2도 목표치와 매우 가깝다는 것을 시사합니다.

이러한 발견은 지구 온도를 안전한 수준으로 되돌리면 빙하가 안정될 것이라고 가정하는 단순화된 기후 오버슈트 경로에 대한 관점에 도전합니다. 연구는 만약 오버슈트 기간 동안 해양 순환이 크게 약화된다면, 그것이 가해지고 있는 실제 피해의 규모를 숨길 수 있다고 제안합니다. 해류가 약할 때는 빙하가 견고하게 유지되는 것처럼 보일 수 있지만, 일단 그 해류가 회복되면 빙하는 돌이킬 수 없는 퇴각 상태에 진입할 수 있습니다. 즉, 빙하의 회복력은 정점 기온뿐만 아니라, 그 과정에서 발생하는 해양 순환의 일시적 변화와 지역적 기후 피드백에도 달려 있습니다.

연구진은 자신들의 결과가 해류의 강력한 약화를 보여주는 특정 기후 모델을 사용한 시뮬레이션에 기반하고 있다는 점을 강조합니다. 이보다 약한 해류 감소를 예측하는 다른 모델들은 빙하의 반응 시기나 강도가 다르게 나타날 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 이 연구는 해양과 빙하 사이의 상호작용이 시스템의 반응에 복잡한 지연을 만든다는 중요한 점을 분명히 합니다. 인간의 시간 척도에서 안전하고 안정된 기후처럼 보이는 것이, 수 세기 후에야 드러나는 느린 움직임의 붕괴를 은폐하고 있을 수 있습니다. 결론적으로, 그린란드 빙하의 미래를 이해하려면 해류가 어떻게 진화할지에 대한 깊은 이해가 필요하며, 이 해류는 빙하의 융해를 촉발하거나 지연시키는 숨겨진 스위치 역할을 합니다.